ينقسم مبدأ تحديد المواقع باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية إلى عدة طرق، مثل قوة الإشارة، وزاوية الوصول/المغادرة، وزمن الرحلة. وتزداد دقة تحديد المواقع بدورها.

قوة إشارة الموجة الكهرومغناطيسية

التقنيات الشائعة التي تستخدم قوة الإشارة لتحديد المدى وتحديد الموقع هي تقنية البلوتوث منخفض الطاقة (BLE) وتحديد الموقع عبر واي فاي. على سبيل المثال، تبث علامة البلوتوث المعلومات وتستقبلها بوابة البلوتوث. ثم ترسل البوابة البيانات إلى الخادم، الذي يحسب موقع المنارة أو جهاز التتبع. يمكن استخدام طريقة تحديد الموقع (كشف الوجود) أو التثليث. كما يمكن إرسال إشارة عبر علامة بلوتوث، يستقبلها جهاز التتبع ويعيد توجيهها.

شركتنا بي-موبايل و ب-ثابت تعتمد الأنظمة هذا المخطط. يمكن استخدام بوابة البلوتوث بوابة بلوتوث LoRa, بوابة بلوتوث NB-IoT.

تكنولوجيا	دقة	مسافة	استهلاك الطاقة
بليه	1~3 م	< 150 م	5 مللي أمبير
واي فاي	10~15 مترًا	أقل من 100 متر	100~200 مللي أمبير

تقنية وضع AoA و AoD

وفقًا للاختلافات بين وضعي الوصلة الصاعدة والهابطة للجهاز المراد تحديد موقعه، يمكن تقسيم تحديد موقع البلوتوث عالي الدقة إلى مبدأين تقنيين، هما زاوية الوصول (AoA) وزاوية المغادرة (AoD). يقوم المبدأ التقني على استخدام هوائي واحد لإرسال إشارة تحديد الاتجاه، ويحتوي جهاز الاستقبال على مصفوفة هوائيات مدمجة. عند مرور الإشارة، ينشأ فرق طور بسبب اختلاف المسافات المستقبلة في المصفوفة. بعد ذلك، يُحسب الاتجاه النسبي للإشارة.

AoD هو عكس الأول. يُثبَّت الجهاز المزود بمصفوفة هوائيات في موضع ثابت. يُرسِل إشارة إلى طرف هوائي واحد. بعد ذلك، يستطيع هذا الطرف تحديد اتجاه الإشارة ثم حساب موقعها.

مزايا AoA و AoD

• تكلفة طرفية منخفضة
• مطلوب بوابة واحدة فقط لتحقيق دقة مستوى أقل من المتر

عيوب AoA و AoD

• نطاق التغطية محدود •
• يجب تثبيت البوابة بدقة في مكانها، وعدم تعريضها للاهتزاز.
• يجب تشغيل البوابة وتوصيلها بالشبكة

تقنية تحديد المواقع ToF (زمن الرحلة)

يتم تحديد موقع ToF بقياس زمن انتشار الإشارة بين الجهاز المحمول وثلاث محطات قاعدية أو أكثر بشكل منفصل، ويعتمد على تحديد المواقع المثلثية. إذا كانت المسافة المستقيمة بين الجهاز المحمول والمحطة القاعدية R (نصف القطر)، فوفقًا للمبادئ الهندسية، يجب أن يكون موقع الجهاز المحمول على دائرة، بحيث يكون مركزها i ونصف قطرها R. وبالمثل، يُحدد التقاطع المشترك لعدة دوائر موقع الجهاز المحمول.

تحديد المواقع باستخدام تقنية TOF هو تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لشركات الاتصالات تحديد مواقع الهواتف بهذه الطريقة أو عن طريق قياس قوة الإشارة، والمعروفة باسم LBS (خدمة تحديد الموقع). يدعم LoRaWAN أيضًا تحديد المواقع باستخدام زمن الرحلة، ولكن يتطلب تركيب ثلاث بوابات LoRa أو أكثر. تتراوح دقة تحديد المواقع بين عشرات الأمتار ومئات الأمتار، حسب مسافة البوابة وعدد المباني المحيطة.

تقنية تحديد المواقع بتقنية النطاق العريض للغاية

تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) هي لاسلكي تقنية اتصالات تستخدم نطاق تردد أعلى من 1 جيجاهرتز. بدلاً من الموجة الجيبية، تستخدم تقنية النطاق العريض للغاية نبضة ضيقة من الموجة غير الجيبية على مستوى النانو ثانية لنقل البيانات. ولذلك، فهي تشغل طيفًا تردديًا واسعًا.

تتميز تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) بانخفاض تعقيد النظام، وانخفاض كثافة طيف الطاقة للإشارة المرسلة، وعدم تأثرها بقنوات التلاشي. كما تتميز بقدرة اعتراض منخفضة ودقة عالية في تحديد المواقع، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للوصول اللاسلكي عالي السرعة في المناطق الكثيفة مثل الأماكن المغلقة. ونظرًا لتغطيتها طيفًا واسعًا، فإنها، باستخدام الاتصالات اللاسلكية، قادرة على نقل البيانات بمعدلات تصل إلى مئات الميجابتات في الثانية أو أكثر. كما يمكنها نقل الإشارات عبر نطاق ترددي واسع للغاية. ووفقًا للجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC)، تشغل تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) أكثر من 500 ميجاهرتز في النطاق الترددي من 3.1 إلى 10.6 جيجاهرتز.

مزايا تحديد المواقع بتقنية UWB

• قدرة اختراق قوية
• استهلاك منخفض للطاقة
• تأثير جيد مضاد للمسارات المتعددة
• نظام آمن وبسيط للغاية
• دقة عالية

عيوب وضع النطاق العريض للغاية

• تكلفة نشر عالية
• نطاق التغطية محدود

تطبيق تحديد المواقع بتقنية UWB

• تتبع الأشياء الثابتة أو المتحركة في الداخل
• تتبع الأشخاص والملاحة

تحديد المدى أحادي الجانب ثنائي الاتجاه

يتم عرض المبدأ الأساسي للقياس أحادي الجانب ثنائي الاتجاه في

الشكل: مبدأ تحديد المدى SS-TWR: يرسل الجهاز A نبضة إلى الجهاز B، وبعد فترة زمنية t يستقبل الجهاز RoundA النبضة التي أعادها الجهاز B. دع زمن الرحلة يكون tp، ومن ثم يمكن حسابه تقريبًا:

2t p = الجولة A – الثلاثية B

يُحسب فرق التوقيت بين الجهازين بناءً على الكرونومتر المحلي. قد يكون هناك فرق في خطأ الساعة المحلية، ولكن سيكون هناك فرق طفيف في الساعة بين الأجهزة المختلفة.

مع زيادة TreplyB وإزاحة الساعة، يزداد خطأ وقت الرحلة في نفس الوقت.

قياس المدى ثنائي الاتجاه على الوجهين

قياس المدى ثنائي الاتجاه ثنائي الجانب هو طريقة قياس مسافة موسعة، تُسجل تواريخ رحلتين ذهابًا وإيابًا لحساب زمن الرحلة. على الرغم من أنها تزيد من وقت الاستجابة، إلا أنها تُقلل من أخطاء القياس. إذا كنت مهتمًا بهذا الحل، يُرجى التواصل معنا وسنقدم لك شرحًا مُفصلاً.

تصل دقة تحديد المواقع بتقنية النطاق العريض للغاية (UWB) إلى 30 سم أو أكثر. كما أن استهلاكها للطاقة منخفض نسبيًا. تُستخدم تقنية النطاق العريض للغاية على نطاق واسع في المركبات غير المأهولة في قطاعات التعدين، وتحديد مواقع البضائع الثمينة، وغيرها من المجالات. حاليًا، يتطلب نظام تحديد المواقع بتقنية النطاق العريض للغاية (UWB) السائد قناة ساعة ومصدر طاقة، مما يؤدي إلى تعقيد كبير في عملية التصنيع.

لدينا نظام تحديد مواقع عالي الدقة ونظام منع تصادم يعتمد على تقنيتي LoRa وUWB. يتميز النظام بدقة عالية، واستهلاك منخفض للطاقة، وعدم الحاجة إلى أسلاك.

تقنية تحديد المواقع الداخلية باستخدام ترددات الراديو (RFID)

يُنشر نظام تحديد المواقع بتقنية تحديد الترددات الراديوية في مواقف السيارات، ومنتجعات التزلج، وملاعب الجولف، والأرصفة، وغيرها من الأماكن. يمكن للمستخدمين نشر النظام في منطقة محددة لتحديد المواقع. بعد وضع قارئات بطاقات تحديد الهوية بموجات الراديو في مواقع محددة، مثل المداخل والمخارج الرئيسية في هذه المناطق، يمكن للنظام بعد ذلك تحديد مواقع الأشياء باستخدام أجهزة تحديد الهوية بموجات الراديو في الوقت الفعلي.

تعمل تقنية تحديد المواقع الداخلية بتقنية RFID على مسافة قصيرة، لكنها قادرة على الحصول على معلومات بدقة تصل إلى متر واحد في غضون ميلي ثانية. علاوة على ذلك، بفضل مزايا المجال الكهرومغناطيسي غير المتصل بخط الرؤية، يكون نطاق الإرسال واسعًا. حجم البطاقة صغير نسبيًا، وكلفتها منخفضة.

يُستخدم تحديد المواقع الداخلية بتقنية RFID على نطاق واسع في المستودعات والمصانع ومراكز التسوق لتحديد مواقع تداول السلع. ويوجد حاليًا عدد كبير من حلول تحديد المواقع التجارية المتطورة القائمة على تقنية RFID. كما تُستخدم على نطاق واسع في عمليات الإنقاذ في حالات الطوارئ، وإدارة الأصول، وتتبع الأفراد، وغيرها من المجالات.

تُعدّ علامة RFID وسيلة اتصال سلبية، وقدرتها على مقاومة التداخل ضعيفة.

استكشف الكتاب الأبيض: مقدمة إلى المبادئ الأساسية لتكنولوجيا تحديد المواقع